ДНК с лишними «буквами» научили синтезировать белок

Американские ученые смогли добавить в ДНК бактерии кишечной палочки не встречающиеся у живых организмов нуклеотиды так, чтобы клетка могла синтезировать новый для нее белок. Подробнее об исследовании можно прочесть в журнале Nature.

Триплеты из четырех различных нуклеотидов (аденина, гуанина, цитозина и тимина, обозначаемых буквами A, G, C и T) определяют строение 20 аминокислот, из которых состоят все белки в организме. Авторы работы добавили нуклеотиды с новыми азотистыми основаниями («буквами») и впервые смогли получить живую клетку, способную синтезировать белок по такой измененной «инструкции».

Работа над получением новых аминокислот ведется по нескольким направлениям. Некоторые ученые пытаются добиться того, чтобы существующие триплеты начали кодировать новые, несвойственные им аминокислоты. Авторы этой работы добавили новое основание, что теоретически может дать больше сотни новых аминокислот.

Сложность заключается в том, что нуклеотиды с новыми основаниями должны встраиваться в цепочку ДНК, соединяться с уже существующими и не искажать структуру молекулы. В 2014 году авторам недавнего исследования удалось создать цепочку ДНК нуклеотидами, содержащими пару новых оснований (их назвали X и Y), но клетки постепенно утрачивали их в процессе деления. Ранее в этом году та же группа ученых создала более устойчивую версию ДНК, но и здесь новые основания не участвовали в составлении новых триплетов, соответственно, клетка не производила новые белки.

Сейчас ученые наконец смогли модифицировать клетку бактерии так, чтобы она оставалась здоровой, успешно делилась и производила нужное соединение — зеленый флуоресцентный белок (green fluorescent protein, GFP). И основания, и аминокислоты поступали в клетку с пищей, и вне лаборатории клетки утрачивали способность производить новый для них белок.

Исследование открывает большие возможности по синтезу лекарственных препаратов, которые будут менее токсичными и которые клетки будут усваивать легче, чем существующие синтетические препараты.